Amplificadores: Características y Funcionamiento

Características Técnicas de los Amplificadores

• Ganancia
• Distorsión
• Potencia de salida
• Respuesta en frecuencia
• Sensibilidad
• Impedancia
• Relación señal/ruido
• Diafonía

Definiciones Clave en Amplificadores

¿Qué representa la ganancia de un amplificador?

Representa la relación entre la potencia de salida (P_salida) y la potencia de entrada (P_entrada) de la señal. Generalmente se expresa en decibelios (dB).

¿Qué especifica la potencia de salida de un amplificador?

Especifica la potencia eléctrica que puede proporcionar a los altavoces sin que se produzca distorsión en la señal ni el equipo sufra desperfectos.

¿Qué es la respuesta en frecuencia de un amplificador?

Indica la relación entre el nivel de señal de entrada y el de salida para el conjunto de frecuencias de funcionamiento.

¿Qué es la distorsión en un amplificador?

Es un parámetro que evalúa el nivel de las señales no deseadas presentes a la salida de un amplificador con respecto a la señal de entrada.

Tipos de distorsión en un amplificador:

• Distorsión armónica total (THD)
• Distorsión de intermodulación (IMD)

¿Qué es la relación Señal/Ruido (SNR) de un amplificador?

Es la diferencia, expresada en dB, entre el nivel de la señal de salida y el nivel de ruido.

¿Qué indica la sensibilidad de un amplificador?

La sensibilidad indica el nivel mínimo de señal aplicada a la entrada capaz de producir la máxima potencia de salida, sobre la carga especificada por el fabricante.

¿Qué son las impedancias en el contexto de un amplificador?

En relación con un amplificador, se suele hablar de la impedancia de carga, que representa la oposición que presenta el altavoz (la carga) al paso de la corriente alterna. Se mide en ohmios (Ω) y es un valor crucial para el correcto acoplamiento entre el amplificador y el altavoz. Los amplificadores también tienen su propia impedancia de entrada e impedancia de salida.

¿Qué es la diafonía (crosstalk) en un amplificador?

La diafonía se produce en los sistemas que amplifican más de un canal de sonido, por ejemplo, un amplificador estéreo. Es la interferencia o «cruce» de señal entre canales.

Altavoces: Componentes, Características y Tipos

Elementos de un Altavoz Dinámico

• Cono (o diafragma)
• Campana (o chasis)
• Imán permanente
• Yugo (parte del circuito magnético)
• Bobina móvil
• Araña (o suspensión interna/centrador)
• Tapa protectora (o guardapolvo)
• Terminales de conexión

Características Técnicas de los Altavoces

• Sensibilidad
• Respuesta en frecuencia
• Impedancia
• Potencia
• Distorsión
• Directividad
• Rendimiento

Definiciones Clave en Altavoces

¿Qué es la sensibilidad en un altavoz?

La sensibilidad de un altavoz determina el nivel de presión sonora (SPL) que genera a una distancia de un metro de su eje cuando se alimenta con 1 vatio (W) de potencia. Las unidades de medida de la sensibilidad, por tanto, se expresan en dB/W/m.

¿Qué es la respuesta en frecuencia de un altavoz?

El fabricante de un altavoz proporciona una curva característica que indica el comportamiento del altavoz (su nivel de salida) con respecto a la frecuencia.

¿Qué indica la potencia de un altavoz?

Indica la cantidad de energía por unidad de tiempo, expresada en vatios (W), que se le puede aplicar sin que este distorsione en exceso o pueda destruirse.

Diferencia entre potencia nominal y potencia máxima de un altavoz:

• Potencia Nominal (o RMS): Es la potencia real que el altavoz puede soportar de forma continua, y que debe marcar el fabricante.
• Potencia Máxima (o de Pico): Es la potencia que el altavoz puede aguantar en un momento puntual o durante breves instantes.

¿Qué es la impedancia de un altavoz?

Representa la oposición que presenta el altavoz al paso de la corriente alterna. Se mide en ohmios (Ω) y representa el valor de la carga para el amplificador.

¿Qué es el ángulo de cobertura (o directividad) de un altavoz?

Un altavoz no irradia el sonido por igual en todas las direcciones. El ángulo de cobertura describe cómo se distribuye el sonido. Se puede representar la curva de radiación de un altavoz mediante un diagrama polar.

¿Qué indica el rendimiento de un altavoz?

Indica la relación entre la potencia acústica radiada y la potencia eléctrica de entrada aplicada al altavoz. Se expresa en porcentaje (%).

¿Qué indica la distorsión de un altavoz?

Es la diferencia entre las señales eléctricas aplicadas al altavoz y las ondas sonoras realmente reproducidas. Esta distorsión tiene causas muy variadas.

Tipos de Altavoces

Según su principio de funcionamiento:

• Altavoz electrodinámico o de bobina móvil
• Altavoz electrostático o de condensador
• Altavoz piezoeléctrico

Según el acoplamiento con el medio de radiación:

• De radiación directa
• De radiación indirecta

Según el margen de frecuencia que pueden reproducir:

• Altavoces de graves (woofer)
• Altavoces de medios (squawker o midrange)
• Altavoces de agudos (tweeter)

Conceptos Adicionales sobre Altavoces

¿Cómo se relaciona el movimiento del diafragma con la señal eléctrica en un altavoz?

Cuando se aplica una señal eléctrica a un altavoz, el diafragma se desplaza hacia fuera si esta es positiva, mientras que si es negativa, lo hace en sentido contrario. (Nota: Este movimiento es fundamental para la generación de sonido. El término cortocircuito acústico, mencionado en el texto original, se refiere específicamente a la cancelación de ondas que ocurre entre la parte frontal y posterior de un diafragma de altavoz cuando no está montado en un bafle o recinto adecuado, afectando principalmente a las bajas frecuencias. La descripción proporcionada explica el movimiento básico del diafragma, no el fenómeno del cortocircuito acústico en sí.)

Tipos de recintos o pantallas acústicas:

• Recinto infinito
• Recinto cerrado
• Recinto bass-reflex
• Recinto con radiador pasivo

¿Qué es una columna acústica y cuál es el objetivo de su construcción?

Una columna acústica es la agrupación de varios altavoces de las mismas características, con el objetivo de variar (generalmente estrechar verticalmente y ensanchar horizontalmente) el ángulo de cobertura de un único altavoz, mejorando la directividad.

¿Qué es un altavoz de bocina y cuál es el objetivo de su construcción?

En aplicaciones como la megafonía, es necesario cubrir superficies amplias de radiación a grandes distancias utilizando el menor número de altavoces posible. Para ello se utilizan los altavoces de bocina, que mejoran la eficiencia y la directividad acoplando la impedancia del diafragma al aire de forma más efectiva.

¿Qué es un proyector de sonido y cuál es el objetivo de su construcción?

Un proyector de sonido es un recinto de forma tubular, equipado con un altavoz de banda ancha, de diámetro típico comprendido entre 4 y 7 pulgadas. Se trata de un dispositivo muy directivo y de sensibilidad elevada, superior a los 90 dB/W/m, y de mediana potencia (aproximadamente 10 a 20 W).

Filtros de Cruce y Conectores en Sistemas de Sonido

Filtros de Cruce (Crossovers)

¿Qué es un filtro de cruce?

Para asegurar que cada altavoz en un sistema multi-vía reciba solo las frecuencias para las que está diseñado, es necesario filtrar las señales. Los filtros que se utilizan para este propósito se denominan filtros de cruce (o crossovers). Su función es dividir el espectro de audio en diferentes bandas de frecuencia para los distintos tipos de altavoces (graves, medios, agudos).

Tipos de filtro (según su curva de respuesta):

• Filtro paso bajo (Low-pass filter): Elimina las frecuencias altas de la señal de sonido, de manera que solo deja pasar las frecuencias más bajas hacia el altavoz de graves (woofer).
• Filtro paso banda (Band-pass filter): Solo deja pasar las frecuencias comprendidas entre dos frecuencias determinadas (una de corte inferior y otra de corte superior).
• Filtro paso alto (High-pass filter): Elimina el margen de las frecuencias bajas, de manera que solo permite que a los altavoces de agudos (tweeters) les lleguen las frecuencias altas.

¿Qué es la frecuencia de corte en un filtro?

Se corresponde con la frecuencia en la que la señal de salida se atenúa 3 dB (decibelios) respecto a la señal de entrada. Esta frecuencia define el límite entre la banda de paso del filtro (donde las frecuencias pasan con mínima atenuación) y la banda de atenuación (donde las frecuencias son progresivamente atenuadas).

Diferencia entre un filtro de primer orden y uno de segundo orden:

• Filtros de primer orden (1^er orden): Estos filtros presentan una pendiente de atenuación de 6 dB por octava o 20 dB por década fuera de la banda de paso.
• Filtros de segundo orden (2º orden): Estos filtros provocan una pendiente de atenuación de 12 dB por octava o 40 dB por década en la banda de atenuación, siendo más abruptos que los de primer orden.

¿Qué estrategias se utilizan para compensar la respuesta en frecuencias de un altavoz que tiene asociado un filtro?

Existen varias estrategias para optimizar la interacción entre el filtro y el altavoz, entre ellas:

• Red de atenuación (L-pad): Para ajustar el nivel de salida de un altavoz (por ejemplo, un tweeter) respecto a otros en el sistema, manteniendo la impedancia vista por el filtro.
• Red de compensación de impedancia (Ej. Red de Zobel): Se utiliza para linealizar la impedancia del altavoz, especialmente en la zona de altas frecuencias donde la inductancia de la bobina móvil aumenta la impedancia. Esto ayuda a que el filtro funcione de manera más predecible.
• Red de compensación del pico de resonancia: Para suavizar el pico de impedancia que presenta un altavoz en su frecuencia de resonancia (Fs), lo que puede afectar la respuesta del filtro paso alto o paso banda.
• Compensación del efecto de bafle (Baffle Step Compensation): Para corregir la pérdida de energía en bajas frecuencias que ocurre cuando las ondas sonoras dejan de irradiar en espacio completo (4π) a espacio semi-completo (2π) a medida que aumenta la longitud de onda.

Estas redes ayudan a modificar la impedancia que ve el filtro y a compensar la curva de respuesta de los altavoces para un rendimiento acústico más lineal y equilibrado.

Conectores Comunes en Sistemas de Sonido

¿Qué conectores nos podemos encontrar en un sistema de sonido?

En un sistema de sonido podemos encontrar una variedad de conectores, entre los más comunes están:

• XLR (también conocido como Canon, común para señales balanceadas de micrófono y línea)
• Jack (TS o TRS, por ejemplo, de 6.35mm o 1/4 pulgada, y de 3.5mm o 1/8 pulgada)
• Jack mono (TS – Tip-Sleeve)
• Jack estéreo (TRS – Tip-Ring-Sleeve)
• RCA (también conocido como Phono, común en equipos de consumo)
• DIN (utilizado en algunos equipos europeos y más antiguos)
• Speakon (conector profesional para altavoces, ofrece conexión segura y de alta corriente)
• Bornes de conexión / Conectores banana (Binding Posts / Banana Plugs, comunes para la conexión de cables de altavoz)
• entre otros.

Etiquetas: altavoces, amplificadores, electrónica de audio, ganancia, potencia de salida, Sonido